Wie eine Flunder mit einem epischen Seitenauge endete

Flunder ist wie eine Halluzination eines Fisches. Sein Körper ist so flach wie ein Pfannkuchen, sein Kopf ist immer zur Seite geneigt und anstatt auf jeder Seite ein Auge zu haben, sind beide Augen auf einer Seite zusammengedrängt.

Diese Anatomie, so seltsam sie auch ist, ist eine der großen Erfolgsgeschichten der Evolution. Plattfische liegen wie mehr als 800 andere Plattfischarten flach auf dem Meeresboden und blicken mit den Augen in das Wasser über ihren Köpfen. Wenn ein kleinerer Fisch vorbeischwimmt, hebt eine Flunder ab und schlägt zu. Eine Art, der Pazifische Heilbutt, kann die Größe eines Fisches erreichen Scheunentor.

Die seltsamen Körper von Plattfischen geben Biologen seit langem Rätsel auf. Tatsächlich verwendeten die Kritiker von Charles Darwin es als Beweis gegen seine Evolutionstheorie.

In seinem Buch „On the Origin of Species“ argumentierte Darwin, dass die natürliche Selektion kleine Variationen begünstige. Jede noch so kleine Steigerung kommt einem Lebewesen zugute. Über unzählige Generationen hinweg hätten diese Zuwächse nach und nach zu weitreichenden Veränderungen geführt, sagte er.

Darwins Kritiker lehnten die Idee ab, dass solche Veränderungen tatsächlich stattfinden könnten. St. George Jackson Mivart, der britische Biologe, verwendete Plattfische als Beweisstück A: Es schien ihm unmöglich, dass die langsame Wanderung des Auges um den Kopf des Fisches in jeder Phase des Weges von Vorteil sein könnte.

„Wie ein solches Überkreuzen eines Auges während eines kleinen Abschnitts der Reise zur anderen Seite des Kopfes dem Einzelnen zugute kommen könnte, ist eigentlich überhaupt nicht klar“, sagte Mivart. Bücher im Jahr 1871. Die Vorstellung, dass durch natürliche Selektion nach und nach Plattfische entstehen könnten, fügte er hinzu, „scheint nicht mit der Vorstellungskraft, sondern mit der Vernunft unvereinbar zu sein.“

Darwins Theorie überlebte Mivarts Angriffe, aber das Geheimnis des Plattfisches blieb bestehen. Seit Jahrzehnten rätseln Wissenschaftler darüber, aus welchem ​​Vorfahren sich diese Organismen entwickelt haben. Plattfische, Heilbutt, Seezunge und alle anderen Plattfische hatten sehr ähnliche Körper, was darauf hindeutet, dass sie eng miteinander verwandt waren. Aber sie waren alle so seltsam, dass es unmöglich war, ihre nächsten lebenden Verwandten zu erkennen.

Das Rätsel begann Anfang der 2000er Jahre zu lüften, als Biologen entdeckten, dass die nächsten genetischen Verwandten der Plattfische ihnen überhaupt nicht ähnelten. Zu ihren Cousins ​​gehörten große, schnelle Schwimmer, die ihr Leben im offenen Meer verbrachten, darunter Thunfische, Barrakudas und Marline.

Ricardo Bettencourt, Meeresbiologe am Scripps Institution of Oceanography, sagte… Entdecken Kontakt im Jahr 2013.

Die DNA von Plattfischen hat einige Hinweise darauf geliefert, wie die Transformation stattgefunden hat. Durch die Zählung der Mutationen, die Plattfische und ihre Verwandten anhäuften, konnten die Forscher abschätzen, wann sich ihre Evolutionszweige trennten. Es stellt sich heraus, dass Dieser Plattfisch und seine schnell schwimmenden Verwandten trennten sich kurz nach einer gewaltigen Katastrophe auf der Erde vor 66 Millionen Jahren.

Damals traf ein sechs Meilen großer Asteroid den Planeten und färbte den Himmel schwarz, was dazu führte, dass mehr als die Hälfte der Arten entweder an Land oder im Meer ausstarben. Das Massensterben hat den Überlebenden ökologische Möglichkeiten eröffnet. Eine der überlebenden Abstammungslinien spaltete sich, wobei einige Individuen im offenen Ozean eine Chance fanden und andere sich auf dem Meeresboden niederließen.

Die DNA von Plattfischen sieht so aus, wie man es erwarten würde, wenn sie sich so entwickelt hätte, wie Darwin es sich vorgestellt hatte. Die natürliche Selektion begünstigte eine Reihe von Mutationen, die nach und nach den Körper eines normal aussehenden Vorfahren veränderten und so die Anatomie des Plattfisches schufen.

Auch Fossilien geben Einblicke in diese Transformation. Im Jahr 2008 sagte Matt Friedman, heute Direktor des Museums für Paläontologie an der University of Michigan, Entdecken Fossilien von zwei frühen Plattfischarten hatten Augen auf beiden Seiten ihres Kopfes. Aber eines der Augen befand sich nahe der Schädeldecke. Fossilien haben genau die Art von Übergangsform dokumentiert, die Darwin vorhergesagt hatte und die Mivart für unmöglich hielt.

Um zu verstehen, wie sich die Augen von Flundern so radikal verändern, beobachten einige Biologen, wie Flundereier schlüpfen und sich zu erwachsenen Fischen entwickeln. Die Larven beginnen, wie normale Fische auszusehen. Erst wenn sie die Metamorphose zum Erwachsenen durchlaufen, wandert ein Auge auf die andere Seite des Kopfes. Der Fisch lässt sich dann auf dem Meeresboden nieder, um auf Beute zu warten.

Schilddrüsenhormone regen die Larven zu dieser Metamorphose an. Hormone aktivieren Gene im Schädel des Plattfisches, wodurch dieser seine Form verändert und dabei hilft, ein Auge in eine neue Position zu bringen. Im Auge selbst stimulieren andere Gene das Wachstum von Nervenzellen, damit diese mit dem Gehirn verbunden bleiben können, wenn sie sich an einen neuen Ort bewegen.

Neue Entdeckungen von Plattfischen haben einige Antworten auf Fragen zu ihrer Evolution geliefert und zu neuen Debatten geführt. Im Jahr 2021 erstellte ein Forscherteam in China einen neuen Evolutionsbaum für Plattfische, indem es 1.700 DNA-Stücke von 13 Plattfischarten und ihren Verwandten untersuchte. Forscher Enden Der Körper des Plattfisches hat sich zweimal entwickelt. Eine dieser Transformationen führte zur Entstehung einer Gruppe von Plattfischarten, die in tropischen Ozeanen leben, dem sogenannten Steinbutt, und eine andere führte zur Entstehung aller anderen Plattfischarten, einschließlich der Flunder.

Dr. Friedman war skeptisch. Alle Plattfische weisen viele der gleichen extremen Veränderungen in ihrer Anatomie auf, die durch radikale Veränderungen in ihren Larven ermöglicht werden. Dr. Friedman konnte kaum glauben, dass gewöhnliche Fische zweimal den Körper einer exotischen Flunder annehmen würden. „Ich bin sicher, dass sich diese Innovation einmal entwickelt hat“, sagte er.

Da sich Plattfische nach dem Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren so schnell entwickelten, war es schwierig, ihren Evolutionsbaum zu rekonstruieren. Dr. Friedman versuchte dies mit Dr. Bettencourt-R. und Emanuel Duarte Ribeiro, ein Evolutionsbiologe an der Universität Basel in der Schweiz. Sie konzentrierten sich auf bestimmte Teile der DNA, von denen sie erwarteten, dass sie eher ein genaueres Bild liefern würden. Außerdem erweiterten sie ihre Analyse, um mehr als 400 Plattfischarten und ihre Verwandten zu vergleichen.

letzter MonatDie Forscher berichten, dass ihre neue Analyse nur auf einen Ursprung für Plattfische hinweist. Dr. Duarte Ribeiro sagte: „Wir freuen uns, den einzigen Ursprung zu finden, weil es die einfachste Erklärung ist.“ „An dieser Transformation sind potenziell viele Gene beteiligt, und es ist unwahrscheinlich, dass sie zweimal geschieht.“

Chinesische Forscher veröffentlichten A Antwort Wo sie zu ihren Ergebnissen standen. Drei Teammitglieder antworteten nicht auf E-Mails mit der Bitte um Stellungnahme.

Dr. Bettencourt-R. Er und seine Kollegen sammeln nun weitere Daten aus der Flunder-DNA, um zu sehen, ob ihre Entdeckung eines einzigen Ursprungs Bestand hat. „Ich denke, das wird passieren“, sagte er. „Aber es ist schwer zu wissen, weil es sich um schwierige Probleme handelt.“